Я познаю мир. Биология

«Лестница существ»

Сегодня учеными описано около 2 миллионов видов животных и около 400 тысяч видов растений. Чтобы можно было ориентироваться в этом множестве живых организмов, ученые старались как — то объединить их в естественные группы похожих или родственных организмов, то есть животных, имеющих родственное происхождение. Древнегреческий ученый Аристотель (384–322 до н. э.) был первым, кто разработал теорию развития природы, отразив в ней постепенный переход от неживых неорганических тел к живым организмам и дальнейшее развитие этих организмов. Он считал, что в основе этого процесса лежит таинственное внутреннее побуждение, якобы изначально присущее всем живым существам, их стремление добиваться более сложной и более совершенной организации, то есть «стремление природы к изменению от простого и несовершенного к сложному и совершенному». Этот подробный рассказ о развитии природы, о том, как живые организмы изменяясь, «поднимались вверх», он назвал «лестницей природы» и на ее верхнюю ступеньку поставил человека.

Ученые Древней Греции — их называли философами, то есть любителями мудрости — отказывались проводить какие — либо исследования. Они ограничивались созерцанием интересующих их явлений и считали, что с помощью разума способны проникнуть в их сущность. В отличие от них Аристотель был не только философом, причем величайшим философом античности, но и выдающимся естествоиспытателем. Он изучил развитие цыпленка, размножение акул, а в своих трудах привел множество сведений о животных Греции и Малой Азии.

Впоследствии «лестницу природы» переименовали в «лестницу существ». Ученые Европы с успехом пользовались ею почти 20 веков. Правда, они уже не разделяли мнения Аристотеля, что живые существа совершенствовались и поднимались по «лестнице природы», а были уверены, что Творец раз и навсегда поместил каждое существо на свою ступеньку, и не задумывались об их происхождении, не всегда решаясь даже говорить об их возможном родстве.

Понятием «лестницы существ» широко пользовались многие ученые, в том числе один из крупнейших естествоиспытателей XVIII века французский философ и естествоиспытатель Жорж Луи Леклер де Бюффон и швейцарец Шарль Бонне, надстроивший лестницу двумя ступеньками, на которые он поместил ангелов и архангелов.

Однако к концу XVIII века накопились сведения уже о 2–3 тысячах живых организмов, и «лестница» перестала удовлетворять ученых. Слишком много ступенек требовалось для размещения уже известных существ, и частенько было трудно решить, кого на какую ступеньку поместить.

Классификация живых организмов, имеющая несколько тысяч ступеней, не помогала разбираться в многообразии живой природы, попросту говоря, была неудобной, и с каждым годом становилась всё запутаннее.

Похож ли человек на лошадь?

В 1749 году 42–летний Жорж Луи Леклер граф де Бюффон, интендант Королевского ботанического сада и автор множества научных трудов начал публикацию главного труда своей жизни — «Естественной истории», законченной им лишь через 39 лет, незадолго до смерти. «Естественная история, всеобщая и частная», состоит из 36 томов. В ней описаны все известные к тому времени птицы и млекопитающие.

В этом огромном научном труде Бюффон выдвинул смелую гипотезу о происхождении всех организмов из так называемых органических молекул и привел обоснованную «лестницу существ», на которой расположил организмы от более примитивных к высокоразвитым. Он исходил из того, что все существа имеют единый план строения тела и в качестве весомого доказательства сравнил два организма, внешне очень далекие друг от друга, — человека и лошадь.

Идея единого плана строения родилась у ученых естественным путем. Ведь даже маленький ребенок уверенно покажет голову и у тюленя, и у собаки и так же уверенно найдет, где находятся у рыбки, птички и котика и, конечно, у папы глазки, а язык будет искать у них во рту. Ну а взрослым к тому времени было известно, что печень нужно искать в брюшной полости, сердце в груди, а мозг в голове, и хотя мозг коровы и мозг рыбы совсем не похожи друг на друга, то, что это мозг, ни у кого не вызывало сомнений.

Сравнивая лошадь и человека, Бюффон писал: «Возьмите скелет человека, поставьте его на четвереньки, укоротите кости бедер, голеней и рук, удлините кости ступней и ладоней, соедините вместе кости пальцев, удлините позвоночник и челюсти, и этот скелет перестанет быть останками человека^ это будет скелет лошади».

Не вызывает удивления, что для сравнения с лошадью выбран именно прямоходящий двуногий человек, совсем не похожий на лошадь. Такое сравнение действительно убеждало. Этим сравнением Бюффон оказал человечеству величайшую услугу: ведь от единого плана строения до родства один шаг. Бюффон настолько доказательно показал единство плана строения птиц и млекопитающих, что отмахнуться от этого было уже невозможно.

Единство плана строения всего живого не оскорбило христианскую церковь. Ведь сходство между человеком и обезьянами просто бросается в глаза. Это очевидно любому, даже далекому от науки человеку, но ученых факт такого сходства заставлял задуматься о его причинах.

Великий классификатор

В 1735 году в голландском городе Лейдене вышло первое издание небольшой книжки «Система природы» молодого шведского ботаника Карла Линнея, уже успевшего стать доктором медицины. Рукопись содержала всего 14 страниц, правда огромного формата, на которых в виде таблиц было дано краткое описание минералов, растений и животных. Это была четкая классификация трех царств природы, которые были известны современникам Линнея.

В те годы ботаники уже знали тысячи растений. Но как в них разобраться, никто из них сказать не мог. «Система природы» стала для ботанической науки своеобразным путеводителем. До нее масса растительных объектов представляла собой хаос. Для того чтобы разобраться в этом растительном хаосе, были нужны точные признаки, которые позволяли бы разделять растения на группы. В качестве основного признака Линней избрал строение цветка, точнее его тычинок и пестиков. Пользуясь этими признаками, он разделил растительное царство по количеству тычинок на 24 класса: одно—, двух—, трехтычинковые и так далее до двадцати— и многотычинковых, имевших больше 20 тычинок. Дальше деление шло по признаку длины тычинок, их срастания и по полу цветка. В 24–й класс попали папоротники, мхи, водоросли, грибы, то есть растения, не имеющие ясно различимых органов размножения. За это их называли тайнобрачными. Правда, к этому классу Линней отнес и инжир, поскольку на тот момент ученые еще не разобрались, где у него цветки. Теперь мы знаем, что инжир относится к цветковым растениям.

Классы Линней разделил на порядки, или отряды. Их он выделял на основании числа пестиков, тычинок, устройства плодов. Конечно, в этой системе оказалось много неточностей. Так произошло потому, что Линней и другие ученые искали сходство, а вовсе не родство растений. Например, багульник и толокнянку, теперь относящиеся к семейству вересковых, он объединил с гвоздикой из семейства гвоздичных, поскольку все они имеют по 20 тычинок.

Неудивительно, что совершенно неродственные растения оказались объединенными в один класс, а родственные разбрасывались по разным. Сирень и представитель злаков пахучий колосок попали в класс двухтычинковых, а остальные злаки были распределены по разным классам. Получилась плохая система, и Линней это понимал лучше любых критиков. Поэтому он постоянно работал над ее усовершенствованием. Шведский ботаник сознавал, что объединил растения и животных в искусственные классы, но искал способы естественного объединения и неоднократно переносил растения из одной группы в другую. К концу своей жизни он опубликовал десятое издание «Системы природы», в которое внес много изменений. И все же он не смог сделать это хорошо, так как опирался хотя на важные, но случайно выбранные немногочисленные признаки и искал сходство строения, а не родства, между описываемыми растениями.

Линней создал и аналогичную зоологическую систему, в которой тоже было много путаницы, хотя в целом она была более правильна, чем система растений. Важно отметить, что он не забыл человека и поставил его рядом с обезьянами и полуобезьянами, объединив их в один класс.

Что такое вид?

Русский язык очень метафоричный. Мало того, что многие слова русского языка имеют несколько значений, мы нередко употребляем их в переносном смысле. Например, слово «вид» мы используем говоря, о внешности человека (Посмотри, какой у тебя вид!), обсуждая то, что видим вокруг себя (вид из окон), или то, что «видим» воображением (Каков вид на урожай картофеля в этом году?). Но кроме этих обиходных значений, у слова «вид» есть и значение важнейшего научного биологического термина.

Читая эту книгу, вы, вероятно, уже обратили внимание на выражение: «виды организмов». Дело в том, что к концу XVII века у ученых накопились сведения о большом количестве растений и животных. В них нужно было как — то разобраться. Все слоны, живущие в Африке, похожи друг на друга, как родные братья и сестры, но несколько отличаются от слонов, живущих в Индии и Юго — Восточной Азии, то же можно сказать о зайцах. Те из них, что живут под Петербургом и севернее его, отличаются от зайцев, обитающих под Воронежем, и тем более от зайцев, которые водятся южнее, в среднеазиатских степях, а также от африканских и североамериканских зайчишек. Как же их описывать, всех оптом или в виде лестницы живых существ? «Лестница» ученых уже не удовлетворяла.

Карл Линней нашел выход из этого затруднения. Он начал свою научную деятельность с описания растений Лапландии, о которых тогда ученые еще ничего не знали. Собрать коллекцию лапландских растений было только половиной дела. А как их описывать, в каком порядке?

Позже Линнею пришла блестящая идея давать живым организмам двойные названия — родовое и видовое. Родовое название являлось общим для всех видов, относящихся к данному роду. К нему добавляют название вида, относящееся к группе одинаковых организмов. Разберем конкретный пример. Все знают воробьев. В городах живут домовые воробьи, а на окраинах и в сельской местности очень похожие на них полевые. А еще есть воробьи испанские, пустынные, рыжие, саксаульные, сероголовые, сомалийские, тугайные и еще по меньшей мере 15 видов воробьев. В соответствии с бинарной (двойной) системой Линнея этих птиц следует называть: воробей городской, воробей испанский, воробей серогОловый и так далее.

Такой способ наименования живых организмов очень удобен: он избавляет от необходимости придумывать абсолютно новое название для каждого вида воробьев. Ведь в быту мы тоже часто используем двойные названия, различая столы обеденные, письменные, кухонные, ломберные. Так именовать живые организмы пытались еще за 100 лет до Линнея, но к родовому названию добавляли не второе название, а длинные характеристики, описание признаков, по которым можно узнать данный организм.

Двойные названия Линнея, безусловно, значительно удобнее. Линней писал названия организмов на латинском языке, что делало научные труды понятными для людей любых национальностей и предотвращало путаницу. Вот почему бинарная (двойная) система наименования живых организмов привилась и существует поныне.

Итак, с названиями видов мы разобрались. А что же собой представляет вид?

Впервые термин «вид» использовал английский биолог Джон Рей.

Он различал виды по следующим показателям:

У организмов одного вида основные признаки одинаковы.

Представители одного вида могут образовывать между собой пары и размножаться, передавая основные признаки вида потомству.

Карл Линней, развивая учение о виде, в основу своей системы положил сходство во внешнем и отчасти во внутреннем строении изучаемых организмов. Эти критерии часто подводили Линнея. В первом издании своей «Системы природы» он описал селезня и утку кряквы как представителей двух разных видов. Вы, конечно, знаете, что у кряквы самцы и самки окрашены по — разному, и такое различие полов широко распространено среди птиц. Но не описывать же их как представителей разных видов!

Не вызывает сомнения, что для выделения вида одних внешних признаков недостаточно. Сегодня полагается учитывать не только внешний вид, но и внутреннее устройство организма, функции его органов, а также его поведение. Представители вида должны занимать определенную территорию и не только сами скрещиваться между собой, но и их потомство должно сохранять способность к размножению и производить нормальных жизнеспособных детенышей.

Итак, вид — это совокупность особей, совместно живущих на каком — то пространстве, обладающих рядом общих морфологических признаков и типов взаимоотношений с окружающей средой, скрещивающихся между собой с образованием. плодовитого потомства и отделенных от других групп организмов отсутствием между ними плодовитых гибридов. (Например, при скрещивании лошади и осла рождаются хотя и жизнеспособные, но абсолютно бесплодные гибриды — мулы; следовательно, лошадь и осел относятся к разным видам.)

Птицедрево

До того, как Карл Линней ввел в качестве единого языка для научных названий латынь, из — за незнания иностранных языков или из — за неумения понимать метафоричные названия постоянно возникала путаница. Часто не было никакой возможности выяснить, о каком животном идет речь. В Западной Европе были широко известны «утиные деревья». Английский ботаник Д. Джерард поместил их описание в своей книге «Травник», составив его, скорее всего, на основании рисунка неизвестного автора, сделанного задолго до выхода «Травника» в свет. Этот рисунок Джерард привел и в своей книге. Видимо, оттуда его заимствовали другие ботаники и также помещали в своих трудах.

Джерард утверждал, что в плодах этого, судя по всему, водного, растения зарождаются дикие утки и, созревая, вываливаются из скорлупок плода прямо в воду. В «Травнике» указывалось, что «утиные деревья» растут в Северной Шотландии и на Оркнейских островах, лежащих у берегов Англии.

Безусловно, Джерард не мог видеть это растение, так как ничего подобного на свете lie существует, хотя и утверждал, что ему довелось наблюдать, как из плодов этого дерев?., похожих на раковины морских моллюсков, «вылуплялись» утята.

А путаница произошла, видимо, из — за того, что английским словом barnacle, которое было присвоено этому фантастическому дереву, одновременно называют белощекую казарку, крупную птицу из семейства утиных, и морскую уточку — своеобразное ракообразное, имеющее двустворчатую раковину, похожую на раковину моллюсков.

На рисунке «утиного дерева», приведенного на страницах «Травника», нет ни одного листа. Случайно? Думаю, что нет. Видимо, птицедеревьями считали какие — то водяные растения с толстыми прочными стеблями, вроде зостеры, или затопленные у берега остовы настоящих деревьев, которые в отлив могли обналсаться. К ним и прикрепляются морские уточки. Так что изначальный рисунок мог быть сделан с натуры, ну а утят пририсовали, чтобы привлечь внимание к рисунку.

Существует и другая версия, согласно которой средневековым монахам было удобно объявить о растительном происхождении белощеких казарок, чтобы в пост их можно было бы использовать в пищу. Возможно, монахи действительно сыграли главную роль в утверждении мифа о птицедереве, но думаю, что они при этом искренно верили в существование деревьев, плодоносящих утками.

Золотые муравьи

Как возникают легенды о фантастических, неправдоподобных животных?

У китайцев, бирманцев, индусов и у других азиатских народов до сих пор бытуют легенды о «золотых муравьях», которые якобы добывают из земли золото.

Европейцы к этим легендам относились скептически не только потому, что не могли представить себе муравьев в роли золотодобытчиков. В легендах говорилось, что размером они превосходили кошку, но были меньше собаки, а их тело покрывала шёрстка. Поверить в существование муравьев такого размера, да к тому же еще и волосатых, зоологам было трудно.

С другой стороны, известно, что когда Александр Македонский покорил Персию и отправился в поход на Индию, его всё время одолевало желание покорить заодно и страну дардов, богатую золотом, где жили эти загадочные муравьи. Александр не повел свое войско в эту горную страну, но вовсе не потому, что не верил в существование муравьев — золотодобытчиков. Это — то не вызывало у него сомнений: Александру рассказывали, что в этой бедной стране полно золота, не представлявшего для местного населения особенной ценности. По рассказам «очевидцев», в стране дардов самые бедные люди ели на золотой посуде, а ручки на дверях самых убогих хижин были сделаны из чистого золота. О том, что сбрую лошадей и ослов щедро отделывали золотыми украшениями, и говорить нечего.

Трудно представить, что Александра могли прдвлечь непроверенные слухи. Персидские вельможи, командующий флотом его империи Неарх и географ Страбон, сопровождавшие Александра в индийском походе, видели легендарных «муравьев», коротавших свой век в золотых клетках во дворце бывшего персидского владыки, царя Дария. Александр не повел в страну дардов когорты своих прославленных македонцев, так как знал, что в тесных горных ущельях даже его воины проиграют любое сражение горцам.

Загадка золотых муравьев на протяжении двух тысячелетий волновала умы зоологов. Разгадать эту тайну удалось сравнительно недавно. А разгадка была до смешного проста. Геродот сам не видел золотых муравьев и писал о них со слов очевидцев: бывших рабов Дария, путешественников, воинов армии Александра. Они не были искушены в биологии и не могли перевести на греческий язык персидское название «золотодобытчиков». А ларчик просто открывался: рассказчики называли муравьями…сурков, которые, так же как и муравьи, роют в земле лабиринты нор и, возможно, иногда выбрасывали на поверхность куски самородного золота. Простая загадка, но она 20 веков волновала умы ученых.

Русские монстры

Большинство россиян считают, что всякие чудовища и монстры, если и попадаются людям на глаза, то где — нибудь в тропиках или в недоступных горах. Однако фантастические монстры появлялись и у нас, причем в не столь уж отдаленные времена.

В начале XVI века вышла в свет книга немецкого путешественника 3. Герберштейна «Записки о московитских делах». Он писал: «Между реками Волгой и Яиком (теперь река Урал)…есть некое семя, в общем очень похожее на семя дыни, только немного крупнее и круглее; если его зарыть в землю, то из него вырастает нечто, очень похожее на ягненка, в пять пядей вышиной, оно называется на их языке баранец, что значит ягненочек, ибо оно имеет голову, глаза, уши и все прочее в виде недавно родившегося ягненка и, кроме того, снабжено тончайшей шкуркой».

О баранце писали и другие путешественники, посетившие Россию в XVI и XVII веках. Ученые не могли решить, чем является баранец, ягненочек или агнец скифский, как его позже стали называть: растением или животным, и назвали его зоофитом, то есть животно — растительным организмом.

Карл Линней, ученый очень серьезный, не проигнорировал сказочное существо.

Доверившись мнению одного немецкого ботаника, он поместил его в своей классификации среди тайнобрачных, то есть папоротников. Так и пошли рассказы об агнце скифском гулять по трудам ботаников, подтвержденные авторитетом Линнея.

В наши дни баранцом называют один из видов плаунов, не относящихся, строго говоря, к папоротникам и, естественно, не имеющих семян.

Есть ли на земле неизвестные людям звери?

Есть ли на нашей планете животные, еще не известные науке? Люди, далекие от биологических проблем, обычно дают на этот вопрос отрицательный ответ. Иногда, правда, спрошенные добавляют, что где — нибудь в дебрях Африки или в непролазных джунглях по берегам Амазонки еще могут скрываться от людских глаз какие — нибудь неизвестные существа, но и к тщсай возможности относятся с большой долей сомнения. И, конечно, ошибаются. Зоологи отлично знают, что вокруг нас живет еще уйма никому не ведомых организмов.,

Если в самый крохотный пруд, находящийся где — нибудь в парке в центре большого города, опустить сачок, то, скорее всего, в него попадет какая — нибудь водяная улитка. Моллюски — самые обычные обитатели любых пресных водоемов. Казалось бы, ученые должны знать о них всё: какие виды моллюсков обитают на Земле, в каких водоемах они живут и сколько их там, — ведь улитки такие медлительные и их так легко ловить. А интерес к ним не праздный. Многие виды моллюсков — отличный корм для рыб и других животных, другие являются промежуточными хозяевами различных паразитических червей и заражают глистами теплокровных животных. Однако и эти обычные вездесущие моллюски подчас способны удивлять ученых.

В центре Европы, на, казалось бы, хорошо изученном материке, находятся два соединяющихся между собой озера: Чудское и Псковское. Первое из них входит в десятку самых крупных озер нашей страны. По берегам их исстари селились наши предки. Они ловили в озерах рыбу, плавали по ним в гости к соседям, насмерть стояли на их берегах, защищая от врагов свою родину. Недаром Чудское озе^: ро относится к числу наиболее полно изученных озер не только нашей страны, но и всей Земли. Давно известно, какая там ловится рыба, как там живется ракам, давно было принято считать, что в озере обитает 33 вида моллюсков. Казалось, об озере известно всё.

Но вот лет тридцать назад Чудским озером заинтересовались ученые из Эстонского института зоологии и ботаники и опустили в его воды дночерпатели, чтобы наловить донных животных. Их опускали в разных местах и, конечно, не один раз. Исследование длилось целых 11 лет. В результате в Чудском озере нашли 30 видов моллюсков, неизвестных в этом водоеме, и 4 абсолютно новых вида, ранее вообще неизвестных. А с тех пор в озере нашли еще один новый вид моллюсков. Как видите, зоологические открытия можно делать прямо у порога собственного дома. Неизвестных животных хватит еще на много поколений зоологов.